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研究揭示了微生物在克罗恩病中的分子作用

2019-07-11 14:31:02国外科研

肠道微生物组的变化长期以来与克罗恩病和其他形式的炎症性肠病(IBD)有关,但这些联系背后的生物学仍然是模糊的。Broad研究所,马萨诸塞州综合医院(MGH)和哈佛医学院(HMS)的研究人员现已发现,一种与克罗恩病相关的细菌Ruminococcus gnavus释放出某种类型的多糖(或糖分子链) )触发免疫反应。

该研究发表在美国国家科学院院刊上,是最早研究肠道微生物与人类疾病之间众所周知关联机制的研究之一。

“这是一种独特的分子,代表了肠道微生物与炎症性疾病之间的潜在联系,”第一作者马修·亨克说,他是研究实验室的博士后研究员,也是哈佛医学院的广泛研究所高级助理成员Jon Clardy。

“有关微生物群和疾病中细菌之间相互关系的研究越来越多,”Hys的吴先生和HMS的生物化学与分子药理学教授Daisy Yen Wu说。“有些人非常强壮,有些人很弱,但实际上都是相关的。”

大约200万美国人患有炎症性肠病(IBD),包括克罗恩病。Broad核心研究所成员和传染病与微生物组计划联合主任Ramnik Xavier的实验室以前的工作证明,在克罗恩病的一些突发期间,R。gnavus的丰度可以从不到1%的肠道微生物群跳到大于50%。

“这个实验是一个相关实验.A与B相关。现在的挑战是要引起因果关系,”Xavier说,他也是HMS的Kurt Isselbacher医学教授,计算和综合生物学中心主任和MGH分子生物学系成员,麻省理工学院微生物组信息学和治疗学中心联合主任。

研究人员,包括Xavier,Clardy和Henke,想要确定克罗恩病与R. gnavus之间的联系是否不仅仅是一种相关性。它只是一种联系,还是存在细菌导致疾病发作的分子机制?

在实验室中生长R. gnavus菌落后,他们对细菌产生的所有分子进行了表征,看看是否有任何促炎症。一种多糖主要由鼠李糖(一种人类免疫系统不熟悉的糖)组成,通过激活细胞因子TNF-α来拮抗免疫系统。使用从化学中借鉴的各种技术,Henke确定多糖由两种不同的糖组成:葡萄糖链从由鼠李糖组成的脊柱突出。

在揭开结构后,他们搜索了R. gnavus的基因组并鉴定了负责制备多糖的基因。未来的实验将研究这些基因是否在克罗恩病发作之前过度表达。

“如果我们能够追踪单个患者,并且发现这种多糖的基因在疾病症状恶化之前就会表达出来,那真的很强大,”Henke说。“这表明多糖可能导致疾病发作。”

如果这个理论证明是正确的,那么研究人员可能正在开发针对克罗恩病和类似炎症性疾病的新疗法,这些疾病针对的是R. gnavus生长或其产生这种炎症性多糖的能力。

微生物组的影响是广泛的,这些发现具有克罗恩病以外的适用性。“现在我们已经建立了这种方法,我们可以快速通过其他细菌,了解微生物组如何在促进疾病化学过程中发挥作用,”Xavier说。

该研究是首批研究微生物组与人类健康相关性的分子机制之一。

“对我们的细菌,真菌和病毒进行编目工作有很多非常好的工作,”Henke说。“但是他们制造的小分子和蛋白质产品以及化学品对健康的影响尚未完全记录。我们认为很长一段时间微生物在我们的生物学中只是被动的角色,但这肯定在改变。”